煤炭兜底、多能互补是我国保障能源安全、增强风险应对能力的主要方式之一。本文以天然气产业为落脚点，分析了多能互补的基本形式和实现条件，认为要提高极端情况下天然气行业的多能源转化能力，就需要提高不同区域和不同主体间热网、电网、气网等基础设施的互联互通水平，鼓励分布式/分散式利用重点领域，以及关系民生国防的重点企业建设双燃料/多燃料系统，加大油田生产和煤制油气“卡脖子”技术攻关力度，提升关键设备库存备用水平。
供应环节天然气多能转化的主要形式
一是油气田生产用能的新能源替代。油气田生产用能为油田生产所需能源。其中，油气主要来自于自身生产；所用电目前以外购电为主，少量为油田自身建设的风电、光伏等新能源。目前，主要石油公司都致力于利用自身油气田所在地的风光资源优势推动生产用能的清洁化。在极端情况下，通过保障电力供应安全可基本满足油气生产的正常运行。
二是煤制气对天然气生产的补充。在极端情况下，若国外天然气进口受到影响，煤制天然气是天然气供应的重要补充方式，这涉及已有项目的供应能力和新增项目的建设能力两个方面。截至目前，我国共核准内蒙古、新疆两地5个煤制天然气项目，核准产能191亿立方米/年，实际已建产能41.3亿立方米/年。极端情况下，新增煤制天然气项目如何形成实际供应能力，需要考虑项目建设周期、国产化建设运营条件等。工艺技术设计方面，流程相对成熟，国内大型设计院均具备独立完成的能力。设备方面，除部分关键的压缩机、泵及分析仪表需要进口外，大部分设备为国产。维修方面，除进口的关键设备外，大部分可依赖国内。建设周期大约需要2.5年，考虑前期工作，通常所需时间在3年以上，其中设备采购12～18个月，安装调试12～15个月。在生产运行方面，核心影响因素甲烷化催化剂已基本实现国产化，大唐集团、中海油气电均有相应产品。
运输环节天然气多能转化主要为电能替代
在中间管道运输环节，天然气与其他能源的互补主要集中在压气站环节，体现为电驱压缩机对天然气压缩机的替代和备用。我国压缩机有燃气驱动和电驱动两类。由于电驱压缩机国产化率较高，产品较为成熟，目前，新建天然气管道的压缩机以电驱为主。天然气压缩机主要集中在前期建设的西气东输一线、西气东输二线、中亚-中国天然气等长输管道中，且大都以进口机组为主。
在极端情况下发生故障时，一是依靠自身配备的备用机组保障安全运行；二是将天然气压缩机更换为电驱压缩机，通过保障电力供应实现安全运行。目前，电驱装置的安装和调试所用时间一般为6个月左右，其中签订购买合同至到货需3个月，现场安装调试需要3个月。
终端用能环节天然气多能转化的主要形式
在终端用能环节，天然气用气领域较多，多能转化涉及的能源品种/燃料种类不同、形式不同，发展基础也有差异。总的来说，天然气多能转化主要有三种形式：
第一种是在发电、居民集中采暖、工业集中供热领域，借助电网、热网等基础设施的互联互通和互保互供，实现天然气与煤炭、电能等的多能转化，保障终端用能的稳定。极端情况下，可能存在燃气电厂改为燃煤电厂、燃气锅炉改为燃煤/电锅炉的情况。前一种实际是新建燃煤电厂，通常建设周期需两年左右，考虑前期工作，共计约需2.5～3年时间。后一种实际是更换锅炉，涉及新锅炉的购买、安装和调试等，通常6个月内可以完成。
第二种是在原料用能领域，通过煤制化工品和油制化工品对天然气制化工产品的补充，实现天然气与煤炭、石油的多能转化。极端情况下，存在新建煤化工项目的可能，这时从厂平到建设完成大约需要2.5年，考虑前期工作，通常需3年以上。
第三种是在居民、分户采暖、区域供热、工业燃料、交通等领域，通过电、煤、油等终端用能设备对燃气设备的替换，实现多能转化。由于电磁炉、电热水器等电炊具的高普及率，居民炊事用气的多能源转化能力相对较强，所需时间也最短。燃气壁挂炉分户采暖涉及分户式电采暖设备的购买安装或城市集中热网的接入，大体上6个月左右可以完成。在区域采暖和供热中，大多数燃气锅炉房为燃气锅炉的“一用一备”，并没有燃煤锅炉、电锅炉等其他热源作为备用，天然气多能转化涉及新锅炉的购买、安装和调试等，通常6个月内可以完成。由于原装天然气车船的单一燃烧系统，交通方面天然气多能转化表现为电、氢等其他燃料车船对天然气车船的替代。在产品和资金均充裕的情况下，大都在6个月内可以完成替换。
我国天然气多能转化主要存在三方面挑战
一是在基础设施层面，不同区域和不同主体间互联互通和互保互供能力可能还存在欠缺。天然气行业本身需要侧重考察气源型基础设施的富裕能力和互保互济能力、天然气管网内部各管道的互联互通和灵活供气能力，以及不同燃气公司终端燃气管网的互联互通能力。在多能转化方面，需要侧重考虑电网的最大供应能力，特别是能否满足极端情况下终端用户用能由天然气转化为电能（如天然气采暖改为电采暖）的需要；需要考察热网的供应能力能否满足极端情况的需要，不同主体的热网之间有无互联互通的需要等。
二是在设备和运行层面，关键核心设备、生产运行系统的国产化水平、备用能力、维修保养水平等还需要进一步提高。例如，与燃气驱动压缩机、燃气发电密切相关的燃气轮机的国内生产能力和运行能力。再例如，煤制天然气建设和生产中关键设备、甲烷化催化剂等产品国产化的技术成熟度。
三是在体制机制层面，天然气有序用气机制、不同情景下多能转化机制等还需要进一步完善。从目前来看，居民炊事用气的多燃料转化能力相对较强，大多数家庭能在极短时间内切换用电。但在其他用气领域，特别是采暖用气等刚性需求和核心需求领域，还需进一步细化需求侧管理。例如，需要根据不同情况下不同能源转化所需的时间、方式和规模，建立和完善各自相应的应急保供动用程序和方法等。
从四方面着手提高天然气多能转化能力
一是不断完善终端热网、电网、气网等基础设施布局，重点提升不同区域和不同主体间基础设施的互联互通水平。当发生天然气中断的极端情况时，能否最低限度减少对终端用能的影响，考验的是基础设施的互联互通和互保互供能力。除了不同天然气气源间的互保互供外，唯有高质量联通的热网、电网作为保障，天然气才能在终端“无感觉”的情况下实现与同处“一张网”的煤炭、风电光伏等实现快速转化。
二是鼓励分布式/分散式重点利用领域，以及关系民生国防的重点企业建设双燃料/多燃料系统。对于燃气壁挂炉分户采暖、区域燃气锅炉房、部分工业用户等以天然气单燃料系统为主的用户，在天然气中断的极端情况下，实现多能转化需要更换燃气设备，用时一般在6个月以内，因此，提前建设双燃料/多燃料系统，是最低限度减少影响、实现快速多能转化的关键。
三是加大油田生产和煤制油气“卡脖子”技术的攻关力度，提升关键设备库存备用水平。对于以年为单位的长时间天然气短供或断供，天然气多能转化可能涉及国内油气田布井提速，煤制天然气、煤电、煤化工等项目建设，常规用时大都在2.5～3年。除缩短行政审批等可控时间外，技术和设备的国产化水平、关键设备的库存备用能力是决定项目建设时间长短的关键。
四是进一步完善天然气行业多能互补体制机制。一方面，需进一步完善有序用气方案，在已建立3亿立方米/天非居民可中断调峰用户清单基础上，动态完善，确保清单用户的可操作性和可落地性。另一方面，需建立不同情景下不同能源品种间的多能转化联系机制、不同预警级别下的不同能源品种间的互保互供和调度机制，以及不同预警级别下的需求侧响应机制等。
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